حوادث ترانسفورماتور اصلی و مشکلات عملیات گاز سبک

۱. ضبط حادثه (۱۹ مارس ۲۰۱۹)

در ساعت ۱۶:۱۳ روز ۱۹ مارس ۲۰۱۹، پشتیبانی نظارتی گزارش داد که تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳ عملکرد گاز سبک داشته است. بر اساس کد عملیات تبدیل‌کننده‌های قدرت (DL/T572-2010)، کارکنان عملیات و نگهداری (O&M) وضعیت محلی تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳ را بررسی کردند.

تأیید محلی: پانل محافظ غیر الکتریکی WBH تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳ گزارش داد که جسم تبدیل‌کننده عملکرد گاز سبک فاز B داشته است و بازنشانی بی‌اثر بود. کارکنان O&M رله گاز فاز B و جعبه نمونه‌برداری گاز تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳ را بررسی کردند و آزمون‌هایی روی جریان زمینی هسته و گیره جسم تبدیل‌کننده انجام دادند.

در ساعت ۱۶:۳۶، پشتیبانی نظارتی زیرстан گزارش داد که تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳ عملکرد گاز سنگین و قطع کوتاه مداری داشته است و جسم فاز B در حال سوختن است. سیستم خاموش‌کننده آتش پمپ‌آوری پایدار تبدیل‌کننده به درستی فعال شد (تصاویر سیگنال موجود است).

اقدامات در این حادثه:

• طرح تبدیل گاز سبک به قطع کوتاه مداری: سازماندهی تدوین طرح‌های تکنولوژیکی تبدیل، برنامه‌ریزی قطع برق بعدی و مشخص کردن اقدامات O&M قبل از تبدیل.

• بررسی و تبدیل خاص برای تبدیل‌کننده‌های در حال کار: بر اساس علت خرابی، بررسی‌های هدفمند روی تبدیل‌کننده‌های در حال کار انجام داده و اقدامات تبدیل را تدوین کنید.

۲. فرآیند رسیدگی به هشدار گاز سبک

کد عملیات تبدیل‌کننده‌های قدرت (DL/T572-2010) می‌گوید که رله‌های گاز تبدیل‌کننده باید دو سرویس تماس داشته باشند: گاز سبک و گاز سنگین. در عملکرد معمول، گاز سبک به حالت هشدار تنظیم شده و گاز سنگین به حالت قطع کوتاه مداری. فرآیند معمولی رسیدگی به هشدار گاز سبک تبدیل‌کننده به شرح زیر است:

• وقتی سیگنال محافظ گاز فعال شد، فوراً تبدیل‌کننده را بررسی کنید تا مشخص شود آیا این امر ناشی از انباشت هوا، کاهش سطح روغن، خرابی مدار ثانویه یا خرابی داخلی تبدیل‌کننده است.

• اگر گاز در رله گاز وجود دارد، حجم گاز را ثبت کنید، رنگ و قابلیت اشتعال گاز را مشاهده کنید و نمونه‌های گاز و روغن را برای تجزیه کروماتوگرافی جمع‌آوری کنید.

• اگر گاز در رله بی‌رنگ، بی‌بو و غیرقابل اشتعال باشد و تجزیه کروماتوگرافی آن را هوا تشخیص دهد، تبدیل‌کننده می‌تواند به عملکرد ادامه دهد و نقص ورود هوا باید به سرعت رفع شود.

• اگر گاز قابل اشتعال باشد یا نتیجه تجزیه گاز محلول (DGA) نامنظم باشد، به طور جامع قضاوت کنید که آیا باید تبدیل‌کننده را خاموش کنید.

تدابیر جدید ضدحادثه (۹.۲.۳.۶) می‌گویند: "اگر تبدیل‌کننده دو هشدار گاز سبک متوالی در طول یک روز تجربه کند، فوراً درخواست برای بررسی قطع برق انجام دهید؛ برای تبدیل‌کننده‌ها (ردکتورها) با ساختار غیر مجبور به چرخه روغن و بدون دستگاه خلاء و تزریق نیتروژن، در صورت هشدار گاز سبک جسم، فوراً درخواست برای بررسی قطع برق انجام دهید."

تبدیل‌کننده‌های جدید یا آنهایی که در حال درمان روغن هستند در طول عملکرد اولیه آنها ممکن است هشدار گاز سبک تجربه کنند. تبدیل‌کننده‌های چرخه روغن مجبور به سبب نشت روغن در مناطق فشار منفی ممکن است هوا جذب کنند؛ تبدیل‌کننده‌های با دستگاه خلاء و تزریق نیتروژن ممکن است گاز در خطوط خروج روغن محبوس شود—هر دو سناریو می‌توانند باعث هشدار گاز سبک شوند. تعداد کمی گاز در طول عملکرد تبدیل‌کننده آزاد می‌شود، اما دو هشدار گاز سبک متوالی در ۲۴ ساعت نشان‌دهنده احتمال خرابی‌های شدید است.

۳. تحلیل آماری هشدارهای گاز سبک تبدیل‌کننده

مورد ۱: هشدار گاز سبک در یک زیرستان (۷ ژوئیه ۲۰۱۵)

پدیده خرابی: پشتیبانی نظارتی زیرستان گزارش داد "هشدار محافظ غیر الکتریکی جسم تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳" و "هشدار گاز سبک فاز C جسم". علت: بررسی محلی نشان داد که سطح روغن در رله گاز فاز C تبدیل‌کننده اصلی شماره ۳ پایین است (حجم گاز بیش از ۳۰۰ml؛ تنظیم هشدار گاز سبک: ۲۷۰±۱۰ml) (فاز‌های A و B پر بودند). بر اساس نتایج بررسی و جلسات خاص، خرابی ناشی از اجسام خارجی فلزی بود که بر اساس نظارت، در حین حمل/نصب (نه از ساخت) معرفی شده‌اند. رسیدگی: تبدیل‌کننده خراب شده خارج شد و با یک فاز پشتیبان جایگزین شد. یک کارگاه تعمیر در زیرستان ساخته شد تا تولیدکننده تعمیرات محلی انجام دهد؛ تبدیل‌کننده تعمیر شده به عنوان یک فاز پشتیبان ذخیره شد.

مورد ۲: هشدار گاز سبک در یک زیرستان (۳۰ سپتامبر ۲۰۱۵)

پدیده خرابی: پشتیبانی نظارتی گزارش داد "هشدار فشار افزایشی فاز C تبدیل‌کننده اصلی شماره ۲"، "سیگنال قطع کوتاه مداری گاز سنگین" و "سیگنال هشدار گاز سبک"؛ هیچ عملکرد محافظ الکتریکی اتفاق نیفتاد. علت: اختلاف ارتباطی بین مؤسسه طراحی و تولیدکننده منجر به فشار اضافی در انتهای بالایی بوشینگ شد؛ بوشینگ طراحی ضعیف داشت؛ منطقه فشار منفی در بالای مسیر جریان الکتریکی بوشینگ پس از شکست خواباندن هوا/آب جذب کرد. حداکثر اختلاف افقی بین کانکتور T- و بوشینگ ولتاژ بالا ۵.۶۱m بود، که منجر به تنش جانبی بلندمدت، تغییر شکل انتهای و پوشش، شکست خواباندن و تخلیه داخلی در سیم‌پیچ ولتاژ بالا به دلیل ورود هوا/آب شد. رسیدگی: تبدیل‌کننده خراب شده خارج شد و با یک فاز پشتیبان جایگزین شد. تعمیرات محلی در سال ۲۰۱۶ پس از ساخت کارگاه تعمیراتی کامل شد و تبدیل‌کننده به عنوان یک فاز پشتیبان ذخیره شد.

مورد ۳: هشدار گاز سبک در یک زیرستان (۱۸ ژوئن ۲۰۱۸)

پدیده خرابی: هشدار گاز سبک فاز A تبدیل‌کننده اصلی شماره ۱ در یک زیرستان. علت: آزمون‌های نمونه‌برداری روغن و گاز نشان داد که گاز غیرقابل اشتعال و داده‌های روغن نرمال است. همان روز رله گاز خلاء شد و سیگنال فوراً بازنشانی شد. ردیابی بلندمدت انباشت گاز در رله نشان داد که گاز جدیدی وجود ندارد، که تأیید می‌کند هشدار ناشی از انباشت هوا در طول مدت است.

مورد ۴: هشدار گاز کم در حین راه‌اندازی

نشانه عیب: هشدار گاز کم فاز C ترانسفورماتور اصلی شماره ۳ در حین راه‌اندازی.دلیل: نشت روغن از رله جریان روغن ترانسفورماتور؛ واحد ساخت و ساز نتوانست گاز را پس از تعویض کاملاً خارج کند. آセتيلين در ترانسفورماتور مشاهده نشد.حل: خارج کردن گاز از ترانسفورماتور.

مورد ۵: هشدار گاز کم در یک ایستگاه تبدیل (۲۰ نوامبر ۲۰۱۸)

نشانه عیب: در ساعت ۰۶:۲۴:۵۵، پس‌زمینه OWS ایستگاه تبدیل "هشدار گاز کم فاز B ترانسفورماتور تبدیل در یک طرف" را گزارش داد؛ در ساعت ۰۶:۴۰:۵۷، "حفاظت گاز سنگین فاز B ترانسفورماتور تبدیل در یک طرف" گزارش شد و برش‌های ترانسفورماتور تبدیل ۰۱B/۰۲B سه‌فاز قطع شدند.دلیل: پارگی پوشش مخزن روغن. روغن وارد پوشش شد و سقوط ناگهانی دما باعث غرق شدن پوشش پر از روغن شد، لوله روغن را مسدود کرد و گاز را محبوس کرد که منجر به عملکرد رله گاز شد. پوشش به دلیل استراحت طولانی و تسریع در پیری در دمای پایین پاره شد.حل: بازرسی محلی پارگی پوشش (بیشتر روغن مخزن وارد پوشش شده بود) را تأیید کرد. پوشش جایگزین شد و ترانسفورماتور تبدیل دوباره به کار افتاد.

مورد ۶: هشدار گاز کم در یک شرکت برق (۲ ژانویه ۲۰۱۷)

نشانه عیب: دوقطبی DC در حالت آماده‌به‌کار در یک شرکت برق بود؛ در ساعت ۲۰:۳۷، هشدار گاز کم ترانسفورماتور تبدیل YYC قطب ۱ گزارش شد و در ساعت ۲۰:۴۲ برش گاز سنگین رخ داد.دلیل: بازرسی محلی نشت روغن از پمپ روغن دوره خنک‌سازی شماره ۴ ترانسفورماتور تبدیل Y/Y فاز C قطب ۱ را پیدا کرد. نشت پس از قطع برق پمپ و بستن شیرهای دو طرف متوقف شد. دلیل اصلی کیفیت ضعیف مواد بولت‌ها و فلانژ پایانه پمپ بود که منجر به فرسودگی شدید، شکست بولت‌ها، لغزش بدنه پمپ و نشت شدید روغن شد.حل: چهار پمپ روغن غوطه‌ور ترانسفورماتور تبدیل YYC قطب ۱ جایگزین شدند، روغن دوباره پر شد و آزمون‌های نگهداری انجام شد. همزمان یا جایگزینی یا تغییر ساختار بولت‌های ۵۲ پمپ روغن غوطه‌ور در ۱۳ ترانسفورماتور تبدیل دیگر (شامل ۲ آماده‌به‌کار) انجام شد.

۴. توضیحات درباره تنظیم هشدار یا برش گاز کم

۴.۱ مقدمه‌ای بر رله‌های گاز

رله‌های گاز با تشخیص گاز تولید شده از تجزیه روغن یا جنبش روغن ناشی از عیب‌های داخلی ترانسفورماتور، تماس‌های گاز کم (هشدار) یا گاز سنگین (برش) را فعال می‌کنند.

• گاز کم: نشان‌دهنده عیب‌های کوچک (مثل گرمایش از تحمیل بیش از حد، گرمایش محلی هسته، گرمایش مخزن از نشت مغناطیسی). گاز تجزیه شده به کمرنگ گاز رله بالا می‌رود، سطح روغن کاهش می‌یابد و سوئیچ گاز کم را فعال می‌کند تا هشدار بدهد. کاهش بیشتر سطح روغن گاز سنگین را فعال می‌کند.

• گاز سنگین: نشان‌دهنده عیب‌های شدید (مثل زمین‌گذاری دیواره، کوتاه‌شدن بین دورهای سیم‌پیچ). تولید سریع گاز باعث می‌شود روغن به یک مانع برخورد کند، سوئیچ گاز سنگین را از طریق مغناطیس فعال می‌کند و ترانسفورماتور را برش می‌دهد.

۴.۲ دلایل تنظیم هشدار گاز کم

• ترانسفورماتورهای AC UHV: هر ترانسفورماتور اصلی و تنظیم ولتاژ فقط یک رله گاز دارد؛ میله‌های دیواره از طریق لوله‌های جمع‌آوری گاز به رله بدنه متصل می‌شوند. فقط یک تماس هشدار گاز کم موجود است که در حالت عادی به حالت هشدار تنظیم می‌شود (گاز سنگین به برش).

• ترانسفورماتورهای تبدیل: مجهز به یک رله گاز (فناوری سیمنس) یا ۷+ رله گاز (فناوری ABB). گاز کم در حالت عادی به حالت هشدار تنظیم می‌شود (گاز سنگین به برش).

رله‌های گاز ترانسفورماتورهای تبدیل فقط یک یا دو تماس هشدار گاز کم دارند که می‌تواند با ورود آب به جعبه‌های اتصال رله، گاز حمل‌کننده از کروماتوگرافی روغن وارد مخزن شود یا ورود هوا به دلیل عدم بسته‌بودن بدنه، هشدارهای اشتباه ایجاد کند. اقدامات ضد اشتباه "سه از سه" در دسترس نیست. اگر گاز کم به برش تنظیم شود، هشدارهای اشتباه می‌توانند باعث برش یک‌قطبی DC (یک گروه وانت) شوند، که باعث از دست دادن ۱۵۰۰ MW یا بیشتر برق و تهدید به پایداری شبکه می‌شود. علاوه بر این، گاز کم پنجره‌ای برای واکنش به عیب‌های کوچک (مثل گرمایش ملایم هسته یا عایق) قبل از فعال شدن گاز سنگین ایجاد می‌کند که بهبود در دسترسی تجهیزات را ایجاد می‌کند. بنابراین، ۱۸ اقدام مهم ضد تصادف شبکه و کد عملیات ترانسفورماتورهای برق (DL/T572-2010) می‌گویند که گاز کم فقط باید به حالت هشدار تنظیم شود.

موارد عملیات اشتباه:

• ۲۰۰۳: ورود آب به رله گاز ریاکتور هموار ترانسفورماتور تبدیل باعث بلوک شدن دو قطبی شد و ۱۲۸۱ MW از دست رفت.

• ۲۰۱۹: قطع موقت به دلیل عیب در مدار تماس رله گاز ترانسفورماتور تبدیل رخ داد.

۴.۳ پیشنهاد تغییر گاز کم به برش برای ترانسفورماتورهای UHV

با توجه به خطر عیب‌های ناگهانی در ترانسفورماتورهای UHV که تهدیدی برای ایمنی کارکنان است، پیشنهاد می‌شود عملکرد گاز کم از هشدار به برش برای ترانسفورماتورهای UHV تغییر یابد، به دلایل زیر:

• عملکرد زودهنگام در عیب‌های شدید: گاز کم ممکن است قبل از گاز سنگین در عیب‌های ناگهانی شدید فعال شود. برش گاز کم می‌تواند ترانسفورماتور معیوب را به سرعت جدا کند و از آسیب شدید تجهیزات یا مجروح شدن افراد جلوگیری کند. (مثل ۲۰۱۶: یک ریاکتور شوندی UHV پس از چندین هشدار گاز کم منفجر شد؛ ۲۰۱۷: گاز کم ۳۲ ثانیه قبل از گاز سنگین در عیب دیواره ترانسفورماتور تبدیل فعال شد.)

• مقاومت شبکه: شبکه تقویت شده می‌تواند بدون مشکلات پایداری یک گروه وانت یا ترانسفورماتور را تحمل کند.

• کاهش خطر عملیات اشتباه: مدیریت بهبود یافته رله‌های غیر الکتریکی (مثل نصب پوشش باران، نمونه‌برداری منظم، بررسی عایق مدار) به طور قابل توجهی هشدارهای اشتباه را کاهش داده است. آمار نشان می‌دهد هیچ عملیات اشتباه گاز کم در ایستگاه‌های تبدیل (۳ سال) و زیرстанسیون‌ها (۵ سال) وجود نداشته است؛ ۶ عملیات ثبت شده به دلیل عدم خارج کردن گاز در حین ساخت (نه عیب تجهیزات) بوده است.

اقدام موقت: در حین عملکرد ناپایدار ترانس‌های ابرولتاژ، تمامی کنتکت‌های گاز سبک (بالاریزه‌های دوشک، تغییردهنده فاز، بدنه) ترانس‌های تبدیل‌کننده، ترانس‌های اصلی و ترانس‌های تنظیم‌کننده ولتاژ را به حالت قطع قرار دهید تا ایمنی کارکنان و تجهیزات تضمین شود.

۴.۴ طرح اجرایی برای تغییر گاز سبک به قطع

• ترانس‌های تبدیل‌کننده: با استفاده از خروج تک‌سیستم کنترل مستقیم جریان، نرم‌افزار را تغییر داده و سیگنال‌های گاز سبک را به حالت قطع تغییر دهید. بعد از اصلاح، آزمون قطع لازم نیست (مدارهای سیگنال سالانه بررسی می‌شوند)؛ در دوره‌های توقف برنامه‌ریزی شده (۱ روز) اجرا شود.

• ترانس‌های جریان متناوب: بسته‌بندی در پانل‌های محافظت را تغییر داده و آزمون‌های انتقال را انجام دهید (۱ روز).